各种边界条件对称正交复合材料层板自由振动的解析法

寻求各种边界下的复合材料层板的解析解(除简支边界外)历来是不太容易的.本文以一阶剪切理论为基础,通过引入位移函数,得到了这类层板在各种边界条件下的解析解.将算例与Rayleish-Ritz等方法的结果作了比较.     

Hamilton体系下复合材料层合板特征值灵敏度分析研究

在结构优化过程中,精确的结构参数灵敏度分析是最主要的困难之一。该文在Hamilton体系下推导了复合材料层合板特征值响应灵敏度系数的控制方程,基于BSWI(B-spline wavelet on the interval)样条小波有限元方法,利用二分法求得了四边固支复合材料层合板前四阶特征值对材料密度的灵敏度系数,并与有限差分法所得结果相比较,证明了该文所提出方法的可靠性。另外,该方法能够方便地拓展到复杂层合板壳结构以及智能材料层合板特征值灵敏度系数的求解问题中去。     

层合板振动特征值对铺层角的灵敏度

研究了层合板特征值对铺层角的灵敏度, 从经典层合板理论出发, 结合有限元方法, 通过虚功原理, 推导了层合板的刚度矩阵和质量矩阵, 并且导出了质量、刚度矩阵和铺层角、铺层厚度之间的显式关系; 利用摄动方法, 推导了层合板各阶特征值对各个铺层角灵敏度的显式表达式。通过数值算例, 对比了本文方法与有限差分法得到的结果, 表明差分法只有当增量步很小时才能够达到本文方法的精度。      

基于灵敏度分析的复合材料层合板优化设计

工程结构中的复合材料层合板的几何参数往往具有随机性质.如何研究随机参数层合板的灵敏度,并对参数进行优化分析,这对正确估计结构设计的可靠性有着非常重要的意义.根据层合板的一阶剪切理论,采用样条有限元法,推导并建立了层合板的振动方程,刚度矩阵,质量矩阵,比例阻尼矩阵以及求解反对称层合板响应灵敏度的计算公式,在基于灵敏度分析的基础上,进行了复合材料层合板的基频分析和优化设计,并用网格法计算最佳铺层角.数值算例验证了算法的有效性.     

新型四边形广义协调层合板单元

基于一阶剪切变形理论（FSDT）,本文采用面积坐标构造一种新型20自由度（每结点5个自由度）,四边形复合材料层合板单元,适合于任意铺设情形的层合板的计算。它是按如下方式构造的：（1）引入平面内双线性位移场来体现层合板面内与弯曲的耦合作用;（2）单元每边的剪应变由Timoshenko层合厚梁理论来确定,对单元域内的剪应变场进行合理的插值;（3）将四边形面积坐标法与广义协调理论相结合,求解单元挠度场。针对位移复合材料板单元提出了一种新型应力杂交化后处理方法来改善单元计算应力的能力,使位移型单元可以简单和正确地预测层合板的应力,特别是层间横向剪应力的解。本文单元,记为TACQ20,不存在剪切闭锁现象,对位移和应力都可以得到高精度的结果。     

基于一阶剪切变形理论的新型复合材料层合板单元

基于一阶剪切变形理论(FSDT),本文构造一种新型的20自由度(每结点5个自由度),四边形复合材料层合板单元,适合于任意铺设情形的层合板的计算。它是按如下方式构造的:(1) 单元每边的转角和剪应变由Timoshenko层合厚梁理论来确定;(2) 对单元域内的转角场和剪应变场进行合理的插值;(3) 引入平面内双线性位移场来体现层合板面内与弯曲的耦合作用。本文单元,记为TMQ20,不存在剪切闭锁现象,在计算单层的各向同性板时可以退化为文[1]中优质的中厚板单元TMQ。在文[2]中将给出本文单元对于层合板问题的详细数值算例。     

对称层合板复合材料的屈曲变形解析

提出了如何利用2 元多项式位移函数来分析层合板复合材料的屈曲问题。在解析中同时 考虑到层合板的面外剪切变形。解析表明屈曲载荷在多项式项数大于20 以上时趋于稳定, 可得到 高精度的解。本文并对对称角铺设层合板进行了系统地数值解析, 明确了在各种边界拘束条件下 材料的工程弹性系数, 层合板长宽比, 铺层数, 层合角对屈曲载荷的影响, 从而以达到优化设计。同 时, 验证了本解析法对任意边界条件下的层合板的屈曲解析是非常有效的。      

复合材料层合板自由振动的谱切比雪夫解法EI北大核心CSCD

采用二维谱切比雪夫法(2D-ST),对一般边界条件下复合材料层合板的自由振动进行了分析。基于一阶剪切变形理论(FSDT),采用边界弹簧技术模拟任意边界条件,推导了复合材料层合板的能量方程表达式。利用二维谱切比雪夫法求解能量方程,得到了任意边界条件下复合材料层合板的自由振动特征方程。在数值算例中,通过与其它方法的计算结果进行对比,验证了所提出方法的收敛性和准确性,并在此基础上研究了弹性模量比和铺设角对复合材料层合板振动特性的影响。     

用杂交法改善应力解的新型复合材料层合板单元

本文给出一种基于一阶剪切变形理论(FSDT)新型的、无闭锁的位移型四边形复合材料层合板单元TMQ20的列式;并根据Hellinger-Reissner变分原理,针对位移型复合材料板单元提出了一种新型应力杂交化后处理方法来改善单元计算应力的能力,使位移型单元可以简单和正确地预测层合板的应力,特别是层间横向剪应力的解。数值算例表明,经过改善的TMQ20单元具有位移型和杂交型有限元的双重优点,它不仅自由度少,列式简单,而且对位移和应力都可以得到高精度的结果,适用于从薄到中等厚度的复合材料层合板的计算。本文所提出的杂交化后处理方法的概念适用于改善任何种类的位移型单元的应力解。     

复合材料层合板屈曲稳定性优化设计及其灵敏度计算方法

笔者在有限元分析基础上研究了以屈曲稳定性作为约束条件或优化目标的复合材料层合板结构优化设计及其灵敏度分析方法,重点讨论了屈曲临界荷载灵敏度对内力场和载荷的依赖关系及其在铺层优化、尺寸优化和形状优化问题中的不同计算方法,并在JIFEX软件中实现了复杂结构复合材料层合板优化设计方法。数值算例验证了本文算法和程序的有效性。     

受压对称迭层矩形板的自由振动分析

根据受压的对称迭层矩形板自由振动的微分方程可以求得各种解析解来求解各种边值问题。迭层板有两种,一种是正交铺设,其方向与坐标轴平行,属正交异性板,当板的四边为简支时,可用双正弦级数来求解自由振动的各阶频率及其振型以及均匀受压的各阶临界载荷及其屈型。另一种是角铺设,属各向异性板,当两相邻边为自由,另两边为简支或固支时可用复数级数来求解其最低频率及其振型以及最低临界载荷及其屈型。此时其特征方程的根为两对复根,且可表成三角级数和双曲线级数,以满足边界条件。另外用代数多项式和双正弦级数组成的解来满足角点条件。在算例中计算了若干板受压或不受压的振动频率和临界载荷,并与其他文献进行了对比。     

粘弹性对称铺设层合板的非线性动力响应

基于Karman板理论和线粘弹性Boltzmann叠加原理,建立了粘弹性对称铺设层合板的非线性积分—偏微分动力学方程.针对材料具积分型本构关系以及松弛模量为Prony级数的形式,应用Galerkin技术、Newmark方法和Newton-Cotes方法,给出了求解粘弹性层合结构非线性动力学问题的一种有效的数值算法.具体地求解了若干算例,且与相关文献进行了比较.     

复合材料椭圆板的固有频率

本文用Ritz能量法求解层叠复合材料椭圆板的固有频率。基于Reddy的高阶剪切变形理论导出了板的能量泛函,然后用一个完备的二元多项式级数与一个满足边界条件的基本函数的乘积作为振型函数,由能量最小原理导出了求解固有频率的特征方程。文中给出了详细的数学公式,研究了方法的收敛性和计算精度,并与已有结果作了比较。     

复合材料板壳分析的样条有限点法

本文提出一个分析复合材料板壳的样条有限点法,建立了静力分析、热效应分析、稳定性分析及动力分析的新计算格式。这个方法是以B样条函数、高阶剪切变形理论及变分原理为基础而建立的,由于采用样条离散化,不存在剖分协调问题。利用这个方法分析复合材料板壳,不仅计算简便,而且精度也高。     

层合复合材料板的预应力理论

基于三阶折线位移模型,利用虚功原理导出了含初始平面应力的层合复合材料板的弯曲理论.算例表明所得结果精度很高.      

基于分层设计变量的复合材料层合板优化设计及灵敏度分析

在复合材料层合板的结构优化设计中,提出分层设计变量的优化方法以满足实际工程需要。在结构位移、自振频率和屈曲临界荷载灵敏度分析中,给出了刚度矩阵对分层厚度和分层角度设计变量的灵敏度计算公式,考虑了分层厚度变化引起层合板对称中心的改变,保证了计算准确性。数值算例验证了灵敏度算法的精度,应用实例显示了分层设计变量方法的实用性。